(57)【要約】      （修正有）【課題】無電荷磁性微粒子の磁気泳動を利用した磁気泳動表示装置及び反射型電気・磁気泳動表示装置において、二次凝集、沈澱、前歴表示画像の消去等可能なシステムの構成に必要な無電荷磁性微粒子の製造を実現する。【解決手段】高分子微粒子材料に強磁性微粒子を添加し、重合時に真球状超微粒子構造とし、これにガンマ線を照射して高分子微粒子材料のもつ静電気を除電し純磁性微粒子とする。１×１０−６Ｗｂ以上の磁荷をもち、二次凝集、沈澱等の防止、前歴表示画像の消去等の機能をもつ、高速磁気泳動表示装置、及び反射型電気・磁気泳動表示装置等の複合表示装置を実現する。本無電荷磁性微粒子を石油系、シリコーン油系等の透明絶縁性液体に分散、磁場を印加するとモノクロ及びカラー透過型磁気泳動表示装置、反射型電気・磁気泳動表示装置等が実現する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子微粒子材料を重合して製作した、真球状超微粒子のコア樹脂に、強磁性超微粒子を添加し、これに５〜３０ｋＧｙの放射線を照射して、真球状磁性超微粒子の電荷を零電位とした無電荷磁性微粒子で、コア樹脂を所望の色彩に着色したことを特徴とする無電荷磁性微粒子。
【請求項２】
前記無電荷磁性微粒子は、強磁性微粒子材料として、Ｐｔ−Ｃｏ、Ｂａフェライト、ＭｎＢｉ、ＹＩＧ等の粒径が０．１μｍ以下の磁性微粒子を、重合時にコア樹脂に０．０１〜１％添加し、粒径１〜１０μｍの真球状磁性超微粒子を製作する。これに放射線を５〜２０ｋＧｙ照射する。コア樹脂を黒色、白色、マゼンタ色、イエロー色、シアン色等所望の色彩に着色したことを特徴とする請求項１に記載の無電荷磁性微粒子。
【請求項３】
前記無電荷磁性微粒子は、重合法により製作した真球状磁性超微粒子で、コア樹脂に０．１μｍ以下の強磁性微粒子を０．０１〜１％添加したことを特徴とする請求項１乃至２に記載の無電荷磁性微粒子。
【請求項４】
前記無電荷磁性微粒子は、高分子微粒子材料を重合法により製作した真球状磁性超微粒子で、粒径が１〜１０μｍであり、５〜２０ｋＧｙの放射線を照射し、コア樹脂のもつ帯電電荷を零近傍とし、純磁性特性をもつことを特徴とする請求項１乃至３に記載の無電荷磁性微粒子。
【請求項５】
前記無電荷磁性微粒子は、真球状の超微粒子からなり、石油系、シリコーン油系等の透明絶縁性液体中で、磁界を印加した場合、短時間で厚み方向に規則的に高速磁気泳動し、表示画像の高濃度化を特徴とする請求項１乃至４に記載の無電荷磁性微粒子。
【請求項６】
前記無電荷磁性微粒子は、１×１０−６Ｗｂ（ウエバー）以上の磁荷をもち、無電荷磁性微粒子同士は磁気反発力により排斥され、二次凝集、沈澱を防止することを特徴とする請求項１乃至５に記載の無電荷磁性微粒子。
【請求項７】
前記無電荷磁性微粒子は、真球状の超微粒子からなり、石油系、シリコーン油系等の透明絶縁性液体中で、磁場を印加した場合、短時間で厚み方向に規則的に高速磁気泳動し、表示画像の高濃度化をすることを特徴とする請求項１乃至６に記載の無電荷磁性微粒子。
【請求項８】
前記無電荷磁性微粒子は、透明絶縁性液体に分散し、磁気泳動現象をを利用した透過型磁気泳動表示装置、反射型磁気泳動表示装置等に使用できることを特徴とする請求項１乃至７に記載の無電荷磁性微粒子。
【請求項９】
前記無電荷磁性微粒子は、正・負荷電微粒子、無電荷ナノ磁性微粒子、磁性無電荷微粒子、ナノ磁性無電荷微粒子等と混合して、電気泳動表示と磁気泳動表示とを同時に駆動させることを特徴とする透過型電気・磁気泳動表示装置及び反射型電気・磁気泳動表示装置等に使用できることを特徴とする請求項１乃至８に記載の無電荷磁性微粒子。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、石油系、シリコーン油系等透明絶縁性液体を媒体とし、磁気泳動現象を用いた磁気泳動表示装置、電気泳動現象と磁気泳動現象とを組合せた透過型電気泳動表示装置、反射型電気・磁気泳動表示装置等において、泳動粒子に関する。更に詳細にはスチレン系、プロピレン系、メタアクリル酸エステル系等の高分子微粒子材料に、強磁性微粒子材料を添加し、これをコア樹脂として重合法により製作した真球状磁性超微粒子に、５〜２０ｋＧｙの放射線を照射することにより、高分子微粒子材料が天然にもつ電荷を除電し、純磁気特性だけをもち、磁気泳動表示装置及び反射型電気・磁気泳動表示装置等に用いる無電荷磁性微粒子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  一般に表示装置は、ブラウン管（ＣＲＴ）から出発し、蛍光表示管（ＶＦＤ），エレクトロ・ルミネッセンス（ＥＬ）表示装置、ライト・エミッタ・ダイオード（ＬＥＤ）表示装置、液晶（ＬＣＤ）表示装置、及びプラズマディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）等が市販されている。しかし、市販の表示装置は、何れも発光色や透過光を用い、観るための表示装置（透過光型）で物質そのものの色を見るため、長時間凝視に耐えるものではない。
最近のＩＴ化の進展と共に、印刷物のような表示特性を有する、目に優しく、長時間凝視に耐える読むための表示装置（反射光型）の開発が盛んである。特に新聞の電子化技術の進歩は著しく、衛星による配信は、印刷、輸送・配送の一大改革と共に、紙消費の削減は森林資源・地球環境保全にも貢献が期待されている。また、電子書籍事業も実用化の時代が到来した。【０００３】  このような要求を満たすため、表示装置には、大型で低価格、高精細性、省ネルギー性、高速応答性およびフルカラー性等多くの要求がある。このため粒子系、液晶系、リライタブル・マーキング系等多くの方式が開発されているが、大型化、高精細性には、電気泳動表示装置が理想的な、読むための表示装置の最先端技術と考える。
電気泳動表示も、マイクロカプセル中の粒子の厚み方向移動、液中荷電微粒子の媒体面内方向移動によるもの等があるが、書籍の電子的表示や衛星配信による新聞表示のように３００ｄｐｉ以上の高精細性の要求には、真球状荷電微粒子や真球状無電荷磁性微粒子を用いた電気・磁気泳動表示装置及び反射型電気・磁気泳動表示装置等が最適である。【０００４】  磁性微粒子を磁界によって泳動し、表示または記憶装置に利用する考え方は、現在まで報告されていない。荷電微粒子を電界によって泳動し表示または記憶装置に利用する考え方は、古くから提案（太田：特許公報昭５０−１５１１５）されたが、荷電微粒子の形状、帯電電位（ζ電位）の小さいこと、泳動粒子の二次凝集や沈澱、前歴表示画像の消去及び応答速度等多くの技術的問題があり実現できなかった。【０００５】  本格的電気泳動表示法としては、水平移動型電気泳動表示法及び装置の提案（郷田：特開２００１−５６３７３号公報）がある。しかし、透明絶縁性液体中に分散された粒子の電気泳動を用い、クロストークの発生を押さえ単純マトリックス駆動が可能な表示装置であるが、画素毎に、障壁を設けるため、大型の表示装置では、構成が困難で、二次凝集、沈澱及び前歴表示画像の消去等の技術的問題が解決がなされていない。また、泳動粒子の帯電電荷の保持に問題がある。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  ＩＴ技術の進展により、表示装置も複合機能をもつ機器の開発が急務である。例えば、カラー表示装置等では、泳動粒子は、マゼンタ・イエロー・シアンの三原色に加え黒色等４種が必要となる。正・負荷電微粒子だけでは不足で、その他の泳動粒子となると、磁性微粒子が考えられる。
一般に高分子微粒子材料は、本質的に電荷をもち、高分子微粒子材料と磁性微粒子を一体とした磁性微粒子は、磁界だけでなく電界にも動作し、無電荷磁性微粒子の製作は極めて困難であった。したがって、磁気泳動用磁性微粒子の帯電電位は零であることが最も重要な項目となる。
【０００７】  透明絶縁性液体中での表示画像の応答性を確保するには、荷電微粒子の媒体中での電気泳動速度υを大きくする必要がある。一般に透明絶縁性液体中における泳動粒子の電気泳動速度υは、磁気力と透明絶縁性液体の粘性抵抗の関連から次式で表される。
υ＝ｍＢ／６πｒθη
ここにｍは粒子の磁荷、ｒは粒子の有効半径、θは泳動粒子の形状、表面状態に関する定数、ηは泳動粒子に作用する分散媒体の粘度、Ｂは泳動粒子に作用する磁束密度である。このため、磁気泳動表示装置に用いる泳動粒子は、先ず大きな磁荷をもつ磁性微粒子であること。形状は透明絶縁性液中で規則的に高速移動し、高濃度の表示画像を得るためには真球状の超微粒子であること。更に二次凝集、沈澱、前歴表示画像の消去等のための外力（例えば交流磁界等）を加えるには、強固な高い磁荷を保持すること、及び無電荷磁性微粒子であること等が重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  請求項１の発明は、高分子微粒子材料に強磁性微粒子を添加してコア樹脂とし、重合して真球状超微粒子を作製、これに５〜３０ｋＧｙの放射線を照射して、高分子微粒子材料の帯電を除去、ζ電位を零近傍として電気的に無電荷の無電荷磁性微粒子を製作するものである。高分子微粒子材料を所望の色彩に着色してモノクロ及びカラー画像を表示させる磁気泳動表示装置及び反射型電気・磁気泳動表示装置用無電荷磁性微粒子である。
【０００９】  請求項２の発明は、高分子微粒子材料に、Ｐｔ−Ｃｏ、Ｂａフェライト、ＹＩＧ、ＭｎＢｉ等の強磁性微粒子を添加し、重合して真球状超微粒子を製作する。コア樹脂を黒色、マゼンタ色、イエロー色、シアン色等に着色し、これに放射線を照射して高分子微粒子材料のもつ帯電電荷を除去した無電荷磁性微粒子である。
【００１０】  請求項３の発明は、無電荷磁性微粒子は、重合した真球状超微粒子で、コア樹脂に０．２μｍ以下の強磁性微粒子を０．０１〜１％添加し、磁性を付与し、放射線照射により電気的に無電荷とした純磁性特性のみをもつ無電荷磁性微粒子である。
【００１１】  請求項４の発明は、高分子微粒子材料を乳化凝集法、懸濁重合法等で重合された微粒子は、真球状に富み、且つ粒径は、１〜１０μｍに集中している。この手法を使用し、コア樹脂に、強磁性微粒子を添加、真球状超微粒子を製作、５〜２０ｋＧｙの放射線を照射して、無電荷磁性微粒子を製作できる。
【００１２】  請求項５の発明は、この無電荷磁性微粒子は石油系、シリコーン油系等の透明絶縁性液体中で、磁界を印加した場合、大きい磁荷と真球状超微粒子のため、規則的に高速移動し、短時間で応答する無電荷磁性微粒子である
【００１３】  請求項６の発明は、無電荷磁性微粒子が１×１０−６Ｗｂ以上の磁荷をもつため、透明絶縁性溶液体中で斥力によって反発し、外力を印加することなく二次凝集および沈澱を防止できる。
【００１４】  請求項７の発明は、無電荷磁性微粒子は、真球状超微粒子であるため、石油系シリコーン油系等の透明絶縁性液体に分散し磁場を印加した場合、短時間で厚み方向に磁気泳動し、高濃度で高精細の画像表示装置が実現できる。
【００１５】  請求項８の発明は、前記無電荷磁性微粒子は、１×１０−６Ｗｂ（ウエバー）以上の磁荷をもち、透明絶縁性液体に分散すると、泳動粒子は磁荷により互いに反発し、二次凝集および沈澱等を防止の役目をする。
【００１６】  請求項９の発明は、前記無電荷磁性微粒子は、正荷電微粒子、負荷電微粒子、無電荷ナノ磁性微粒子等と混合して、電気泳動表示と磁気泳動表示とを同時に駆動させることができる。透過型電気・磁気泳動表示装置及び反射型電気・磁気泳動表示装置に使用できる。
【発明の実施形態】
【００１７】  本発明者等は、電気泳動用微粒子材料を研究する中で、コア樹脂の高分子微粒子材料に、強磁性微粒子を添加した真球状超微粒子へ放射線照射すると、高分子微粒子材料が帯電する電荷が放電され、ζ電位が零に近ずくことを発見した。強磁性微粒子を用いると、純磁性特性をもつ無電荷磁性微粒子の製作に成功した。
【実施例】
【００１８】  以下、本発明に係わる放射線照射による無電荷磁性微粒子の実施例を図面によって詳細に説明する。
図１は、無電荷磁性微粒子の試作フローチャートである。高分子微粒子材料としてスチレン系、プロピレン系、メタアクリル酸エステル系等のモノマーと、黒色、白色、マゼンタ色、イエロー色及びシアン色等の着色剤と強磁性微粒子を混合して着色無電荷磁性微粒子を製作する。
強磁性微粒子材料は、Ｐｔ−Ｃｏ，Ｂａフェライト、ＭｎＢｉ、ＹＩＧ等の粒径０．１μｍ以下の強磁性微粒子で、０．０１〜１％をコア樹脂に添加し、溶液重合法、乳化重合法、懸濁重合等により、１〜１０μｍの真球状超微粒子を製作する。この真球状超微粒子に、６０Ｃｏから放出したガンマ線を５〜２０ｋＧｙ照射する。粒径、粒径分布、磁荷を測定、磁気泳動及び表示特性を観測して無電荷磁性微粒子とする。【００１９】  図２は、試作した負荷電微粒子の断面の模式図である。最外郭のシェル樹脂１の内部に、コア樹脂２としてスチレン系、プロピレン系、ポリミイド系及びメタアクリル酸エステル系等の樹脂があり、着色剤で所望の色彩に着色、これに０．１μｍ以下の強磁性微粒子を添加して重合法により平均粒径２〜５μｍの真球状超微粒子を製作した。
電子写真に用いられる現像剤（トナー）は、熱定着のため、軟化点が１６０℃の制限があるが、無電荷磁性微粒子の場合は、軟化点の制約なく、広い範囲で微粒子材料、正孔トラップ材料および着色法等の選択が可能である。【００２０】  図３は、高分子微粒子材料にスチレン樹脂を用い懸濁重合法により、平均粒径５μｍの真球状超微粒子を製作した。真球状超微粒子のコア樹脂に、強磁性微粒子を添加した場合の真球状超微粒子の添加量と磁荷との関係を示す。●印は、０．０１μｍのＹＩＧ磁性微粒子を添加した場合の添加、◎印は、０．１μｍのＹＩＧ磁性微粒子を添加した場合の磁荷特性である。磁荷特性は添加強磁性微粒子の磁荷と比例して大きくなる。【００２１】  図４は、前述の強磁性微粒子を添加した真球状超微粒子に、ガンマ線を照射した場合の照射量と磁荷及びζ電位の関係を示す。●印は、真球状超微粒子にガンマ線を照射した場合の照射量と磁荷の関係である。◎印は、真球状超微粒子の帯電特性（ζ電位）である。ガンマ線照射による磁荷の減衰は、殆ど認め難いが、ζ電位は、ガンマ線照射により、激減し、７〜８ｋＧｙの照射で、零近傍となり、２０ｋＧｙでは−１０ｍＶに達する。樹脂の種類、磁性微粒子材料によって、放射線の照射量を制御の必要がある。【００２２】  図５は、５μｍの無電荷磁性微粒子を、シリコーン油系の透明絶縁性溶液体（粘度２．３ポアズ）に分散した場合の磁界強度と応答時間の関係を示したものである。厚さ２０μｍのポリカーボネート樹脂で絶縁した平行電極間の磁気泳動特性から算出したものである。電極間隔は４００μｍ、無電荷磁性微粒子のもつ磁荷は、○印は、１０−５Ｗｂ、◎印は、１０−６Ｗｂ，●印は、１０−７Ｗｂの場合である。
１０−６Ｗｂをもつ５μｍの無電荷磁性微粒子の場合、応答時間は、印加磁界強度３×１０−３Ｔで１０ｍｓｅｃである。更に低粘度の透明絶縁性液体の採用は、高速の応答が期待される。【００２３】  本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々の変形例、設計変更などをその技術範囲内に包含することは云う迄もない。
【発明の効果】
【００２４】  請求項１によれば、高分子微粒子材料を懸濁重合、溶解懸濁、乳化凝集及び分散重合など重合法により製作した真球状超微粒子は、小粒径化が容易、粒径分布も狭く、形状も球形化も容易である。特に懸濁重合は、小粒径化、球形化に優れ本件の磁性微粒子の製作に最適な技術である。これに５〜２０ｋＧｙの放射線を照射して、高分子微粒子材料がもつ電荷を除去、ζ電位を零近傍として、純磁性特性をもつ無電荷磁性微粒子は、磁界にのみ磁気泳動し、磁気泳動表示が実現する。カラー表示装置のように、黒色、マゼンタ色、イエロー色、シアン色等４種の泳動粒子を必要とする場合、正・負荷電微粒子に加え、磁性微粒子は、複合表示装置の実現に必須の泳動粒子である。これにより電気・磁気泳動表示装置及び反射型電気・磁気泳動表示装置が実現する。
【００２５】  請求項２によれば、磁性微粒子は、Ｐｔ−Ｃｏ，Ｂａフェライト、ＭｎＢｉ、ＹＩＧ等の０．１μｍ以下の微粒子でコア樹脂に添加し無電荷磁性微粒子の磁性を付与する。黒色、白色、マゼンタ色、イエロー色、シアン色に着色し複合表示に寄与する。また無電荷磁性微粒子の磁気特性は、添加する磁性微粒子の磁荷に依存するため、高磁荷をもつ磁性微粒子の添加によって、安定した磁荷が保障される。
【００２６】  請求項３によれば、高分子微粒子材料から重合により製作した真球状超微粒子のコア樹脂に、０．１μｍ以下の強磁性微粒子を、０．０１〜１％添加して磁性を付与し、これに５〜２０ｋＧｙの放射線照射により、高い磁荷をもつ磁性微粒子が製作できる。
【００２７】  請求項４によれば、高分子微粒子材料を乳化凝集法、懸濁重合法等で重合された真球状超微粒子は、真球状に富み、粒径は１〜１０μｍに集中している。コア樹脂に強磁性微粒子を添加し、放射線照射により、高い磁荷をもつ真球状無電荷磁性微粒子が製作できる。
【００２８】  請求項５によれば、石油系、シリコーン油系等の透明絶縁性液体に真球状の無電荷磁性微粒子を分散し、磁界を印加すると、真球状超微粒子のため規則的な泳動粒子の移動により、泳動時間は短時間で、応答性は数ｍｓｅｃ、表示画質は、高精細、高濃度、高画質が実現する。
【００２９】  請求項６によれば、無電荷磁性微粒子は、１×１０−６Ｗｂ以上の磁荷をもち、無電荷磁性微粒子同士は、磁気反発力により排斥され、二次凝集、沈澱の防止が実現する。また、高い安定した磁荷のため、前歴表示画像消去のため、外力を印加しても、磁荷の変動は無視できる。
【００３０】  請求項７によれば、無電荷磁性微粒子は、真球状超微粒子であるため、石油系、シリコーン油系の透明絶縁性液体に分散し磁場を印加すると、短時間で厚み方向に磁気泳動し、高速、高濃度、高精細の表示装置が実現する。
【００３１】  請求項８によれば、石油系、シリコーン油等の透明絶縁性液体に真球状の無電荷磁性微粒子を分散し、磁場を印加すると、真球状超微粒子のため規則的に磁気泳動し、応答は数ｍＳｅｃ、表示画像は高精細、高濃度、高画室が実現する。
【００３２】  請求項９によれば、無電荷磁性微粒子は、正荷電微粒子、負荷電微粒子、無電ナノ荷磁性微粒子等と混合して、電気泳動表示と磁気泳動表示とを同時に駆動させ、モノクロ及びカラー透過型電気・磁気泳動表示装置、モノクロ及びカラー反射型電気・磁気泳動表示装置等の複合表示装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  無電荷磁性微粒子の製作フローチャートである。
【図２】  無電荷磁性微粒子の断面図である。
【図３】  無電荷磁性微粒子の磁性微粒子の添加量と磁荷の関係である。
【図４】  無電荷磁性微粒子のガンマ線照射量と磁荷及びζ電位の関係である。
【図５】  無電荷磁性微粒子の絶縁性液体中の磁界強度と応答時間の関係である。
【符号の説明】
１・・・・・シェル樹脂
２・・・・・コア樹脂
３・・・・・磁性微粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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